入侵植物喜旱莲子草的土壤反馈作用研究

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外来物种入侵威胁全球生态安全和农业安全,造成巨大经济损失。土壤生物在植物入侵过程中发挥着重要的作用。如植物能够改变土壤生物群落结构,从而调控后期植物生长,即植物-土壤反馈作用。本文以入侵植物喜旱莲子草为对象,并以本土植物莲子草为参照,探究了植物-土壤反馈对喜旱莲子草入侵的调控作用。研究结果如下:(1)伴随种植密度增加,喜旱莲子草和莲子草植株根生物量、茎叶生物量、总生物量、植株茎长等均显著提高;入侵植物喜旱莲子草根际丛枝菌根真菌Beta多样性增高,而本土植物莲子草根际致病真菌Beta多样性增高。(2)入侵和本土植物驯化过的土壤生物均显著抑制后期植物的生长(即土壤负反馈作用),且本土植物莲子草根际生物对其自身的负反馈作用显著高于对喜旱莲子草的负反馈作用。土壤生物提高取食莲子草叶片莲草直胸跳甲幼虫适合度,而对取食喜旱莲子草叶片莲草直胸跳甲幼虫适合度无显著影响。说明土壤生物能能够直接抑制本土植物生长或提高本土植物被昆虫取食的风险,促进喜旱莲子草入侵。(3)土壤生物对入侵与本土植物、以及取食两种植物食叶昆虫的反馈作用与不同真菌的发生量相关。土壤对本土植物莲子草茎叶生物量的反馈作用随Powellomyces发生量的增加而降低;土壤对取食入侵植物喜旱莲子草的莲草直胸跳甲生物量的反馈作用随Gibellulopsis发生量的增加而增加;土壤对取食本土植物莲子草的莲草直胸跳甲的生物量的反馈作用随着丛枝菌根真菌发生量增加而增加。(4)与本土植物莲子草比较,入侵植物喜旱莲子草具较发达的根系、较高的根冠比,对生物(如昆虫取食)和非生物(如干旱)胁迫均具较高的耐受能力,这些性状也可能促进了其入侵。综上所述,土壤生物能够直接或间接提高喜旱莲子草相对于本土植物的竞争能力;较发达的根系和较高的根冠比,使得喜旱莲子草对生物和非生物胁迫具较高的耐受能力,两者可能共同促进了喜旱莲子草入侵。本研究为进一步了解土壤生物与喜旱莲子草的相互作用、环境因子对喜旱莲子草的影响提供了很好的实践和理论支持,为其他入侵植物的研究提供了有益参考。
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